在以網(wǎng)絡為中心的戰(zhàn)場上，所有系統(tǒng)（平臺）都互連節(jié)點，共同為軍事人員提供任務關鍵型信息。這種方式正不斷推動創(chuàng)新集成系統(tǒng)的發(fā)展。新型軍事系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成幫助滿足新興設計需求，讓每部車輛、每架飛機、每架無人機(UAV)、每艘艦艇以及每名士兵在幾乎所有各級軍事行動中都能共享包括數(shù)據(jù)、語音和視頻在內(nèi)的信息。為戰(zhàn)場提供實時信息，這是當前軍事系統(tǒng)的主要重點，也是戰(zhàn)斗任務勝利完成、士兵生存不可或缺的部分。

    這些軍事應用需要解決方案不但要提供高性能，并針對復雜地面和空中通信提供更多控制功能，同時還要盡可能輕量化。解決這種網(wǎng)絡戰(zhàn)需求的一種方法是采用多內(nèi)核數(shù)字信號處理器(DSP) 或多內(nèi)核處理器來設計軍事系統(tǒng)。這種方法可在提升系統(tǒng)功能的同時，應對小型化、輕量化以及低功耗(SWaP) 的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)設計人員在設計這些系統(tǒng)時必須考慮多種因素與性能需求。表1列出了設計人員在選擇處理器時要考慮的5 大重要指標。

表1：軍事系統(tǒng)所用處理器的重要選擇指標

    COTS現(xiàn)有商業(yè)(commercial off-the-shelf) 多內(nèi)核或多處理器片上系統(tǒng)(SoC) 可為設計人員實現(xiàn)應用提供同質(zhì)（單個器件中的多個DSP）或異質(zhì)（單個器件中的ARM® + DSP）解決方案選擇。這兩種方案都能為設計人員提供在單個系統(tǒng)中集成多種功能所需的處理性能的完美組合。

圖1：德州儀器KeyStone多內(nèi)核SoC架構(gòu)

    圖1中的架構(gòu)是多內(nèi)核SoC可作為網(wǎng)絡基礎設施解決方案的工作原理。SoC中的多內(nèi)核可用作實施網(wǎng)絡不同層的協(xié)處理器。此外，SoC還具有內(nèi)部共享存儲器和高速I/O，可提供雷達、傳感器、單兵攜帶軍事裝備以及UAV 等系統(tǒng)所需的存儲器及處理器間帶寬。

    雷達和傳感器系統(tǒng)都可通過多內(nèi)核DSP SoC獲得優(yōu)勢。這些應用可充分利用多內(nèi)核的并行計算功能。除了雷達、信號智能以及視頻監(jiān)控之外，多內(nèi)核器件還可應用于影像穩(wěn)定、目標跟蹤、飛行控制以及遙感勘測等應用領域。

    此外，UAV也是一個可通過系統(tǒng)集成獲得優(yōu)勢的領域。例如，小型UAV 面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)就是在降低SWaP 的同時提高功能，為UAV 有效負載系統(tǒng)實現(xiàn)自主控制。小型UAV 這一術語是指二類或三類UAV，起飛重量在21 至1320 磅之間。UAV 系統(tǒng)運行遙感勘測、飛行控制、目標采集、監(jiān)控、武器部署以及通信等多個應用。當前的UAV 采用模塊化有效負載方法，可根據(jù)任務需要快速添加功能。新一代UAV 則將實現(xiàn)無需修改有效負載就能轉(zhuǎn)移部署的功能。這種要求需要在UAV 有效負載中添加更多功能，并降低SWaP。

    今天的UAV 正在部署通信及計算子系統(tǒng)。新一代UAV 應在統(tǒng)一計算架構(gòu)或電路板上集成大量子系統(tǒng)。新一代UAV 的設計可通過多內(nèi)核及多處理器器件上支持的系統(tǒng)集成獲益。多內(nèi)核與多處理器提供的高處理性能與低功耗可充分滿足電源受限系統(tǒng)的需求。這些電源受限設計更加注重多內(nèi)核及多處理器支持的單位功耗GFLOP或MIPS 性能，而不是單純的器件原始性能。目前COTS多內(nèi)核或多處理器所支持的單位功耗GFLOP或MISP可充分滿足軍事系統(tǒng)的需求。

    此外，UAV 最終用戶還需要更多的自主控制功能，也就是對從板載視頻、雷達、紅外攝像機以及傳感器向基地回傳情報的更高能力的更高需求。UAV 所采集情報的回傳是一項極具挑戰(zhàn)性的任務。回傳至基地的鏈路帶寬是有限的，這就是說UAV 自身必須進行大部分傳感器、雷達及視頻捕獲信息的處理。例如，視頻系統(tǒng)應只捕獲關注區(qū)域的內(nèi)容，把無用的其它影像刪掉。視頻捕獲后，信息應通過高質(zhì)量編解碼器傳輸，其可盡可能保持影像質(zhì)量并最小化帶寬使用。多內(nèi)核或多處理器實施可為多個傳感器和天線提供統(tǒng)一處理電路板的優(yōu)勢。與此同時，它還可減少UAV 中電子板的數(shù)量。此類系統(tǒng)集成帶來的這些多內(nèi)核及多處理器SoC的使用可為其它無人武器系統(tǒng)的開發(fā)提供幫助。多內(nèi)核或多處理器系統(tǒng)的高靈活性可實現(xiàn)在不同飛行器中部署相同基礎硬件平臺的應用。

      除了雷達、傳感器系統(tǒng)以及UAV 之外，單兵攜帶軍事裝備與手持系統(tǒng)也能受益于多內(nèi)核或多處理器的系統(tǒng)集成。就便攜式單兵軍事手持設備而言，SWaP至關重要。這種系統(tǒng)必須做到小型、輕量，才便于士兵隨身背負。系統(tǒng)功耗必須足夠低，才能使用電池工作6 至12 小時。單兵攜帶軍事裝備的軟件定義無線電(SDR) 也能受益于多內(nèi)核集成。SDR 的一種實施方案是使用通用處理器(GPP) 配合DSP。SDR 可使用SoC減小整體系統(tǒng)尺寸與功耗。另一個實例就是SDR 使用多個DSP 支持多個復雜的軍用波形。

      新一代以網(wǎng)絡中心的系統(tǒng)對嵌入式計算領域提出了嚴峻挑戰(zhàn)。當前的多內(nèi)核SoC及多處理器可幫助設計人員應對新一代軍事系統(tǒng)的處理功能、通信帶寬、SWaP以及無線通信需求。這些功能可確保所有士兵都能接收和使用更高分辨率、更高精度的信息，而前所未有的更快訪問時間可幫助他們在充分了解情況的基礎上更快做出符合當前及可預見未來需要的決策。

關于作者
    Hector Rivera 現(xiàn)任德州儀器(TI) 通信基礎設施產(chǎn)品部任務關鍵型市場營銷經(jīng)理，主要負責TI 任務關鍵型客戶開發(fā)與支持，以及多內(nèi)核DSP 戰(zhàn)略支持。

    在擔任關鍵任務應用市場營銷經(jīng)理之前，他曾任TI HiRel 產(chǎn)品部應用經(jīng)理，隨后轉(zhuǎn)任業(yè)務開發(fā)職位，制定嵌入式處理器應用戰(zhàn)略及規(guī)劃。在此期間，Rivera 的職務是確保TI 產(chǎn)品支持航空與軍事應用，包括軟件定義無線電、傳感器以及智能武器彈藥等。

    Rivera 于2002 年加入TI，任半導體產(chǎn)品部分類經(jīng)理。作為分類經(jīng)理，他負責根據(jù)出口管理法規(guī)加強TI 產(chǎn)品、軟件及技術分類的工作。在此期間，他制定了快速全面的產(chǎn)品技術控制響應流程，確保TI 運營符合監(jiān)管機構(gòu)要求。

    Rivera 在軍事及政府領域擁有長達21 年的豐富經(jīng)驗。他曾就讀于喬治梅森大學(George Mason University) 與波多黎各大學(University of Puerto Rico)，分別獲MSEE 與BSEE。